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Modèles et protocoles de cohérence des données en environnement volatil

Modèles et protocoles de cohérence des données en environnement volatil. Grid Data Service IRISA (Rennes), LIP (Lyon) et LIP6 (Paris). Loïc Cudennec Superviseurs : Gabriel Antoniu, Luc Bougé, Sébastien Monnet.

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Modèles et protocoles de cohérence des données en environnement volatil

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Presentation Transcript

  1. Modèles et protocoles de cohérence des données en environnement volatil Grid Data Service IRISA (Rennes), LIP (Lyon) et LIP6 (Paris) Loïc Cudennec Superviseurs : Gabriel Antoniu, Luc Bougé, Sébastien Monnet

  2. Proposition de l’équipe PARIS : JuxMem Un service de partage de données pour la grille • S’inspire des MVP et du PàP • Plate-forme d’expérimentation de protocoles de cohérence tolérants aux fautes • Repose sur la plate-forme pair-à-pair JXTA (Sun) • En lien avec Grid’5000, 9 sites en France • Depuis 2003 : 2 thèses, 2 stages de DEA • Langages • JAVA (11000 lignes de code) • C (6000 lignes de code, en cours de développement)

  3. Home Tolérance aux fautes LDG (Local Data Group) GDG (Global Data Group) JuxMemCohérence et tolérance aux fautes • Modèle de cohérence relâchée : la cohérence à l’entrée • Association entre donnée et objet de synchronisation • Verrou en écriture et en lecture • Ecrivain unique • Lecteurs multiples Passage à l’échelle

  4. Cohérence Adaptateur Communication de goupe Diffusion atomique Consensus Détecteurs de fautes Communication de groupe Application de mécanismes de tolérance aux fautes • Travail fondamentald’algorithmique distribuée • Propriétés souhaitées • Groupes auto-organisants • Diffusion atomique • Architecture en couches • Basé sur les travaux d’André Schiper (EPFL) • Travail de Sébastien Monnetet Jean-François Deverge (IRISA) • Détection hiérarchique de défaillancesMarin Bertier (LIP6)

  5. Protocole de cohérenceProtocole hiérarchique de JuxMem (Jean-François Deverge) (2) Envoi du verrou en écriture (3) Demande du verrou en lecture (1) Demande du verrou en écriture

  6. Ecriture Lecture Ecriture Lecture Donnée Lecture (observation) Motivations • Applications visées : • Applications basées sur le couplage de code • Visualisation d’un calcul • Objectif : améliorer l’observation d’une donnée partagée • Accélérer l’accès à une donnée • Ne pas dégrader les performances des autres sites • Moyen • Relâcher les contraintes de cohérence sur les observations

  7. Processus utilisateur Protocole de cohérenceContribution 1 : analyse et formalisation du protocole • Analyse du fonctionnement à partir du code • Réalisation d’automates (15 états, 42 transitions)

  8. Evaluation du protocole existant Contribution 2 : comportement d’un observateur • Le scénario de l’observateur • Producteur : 50 écritures • Consommateur : 50 lectures • Observateur : 50 lectures • La plate-forme experimentale : Grid’5000, site rennais • 7 nœuds bi-processeurs 2.2GHz, 2Go RAM • Réseau ethernet gigabit Observateur (lecteur) Producteur (écrivain) Consommateur (lecteur)

  9. Temps d’accès moyens (1ko) • Producteur : 19 ms • Consommateur : 19 ms • Observateur : 19 ms Evaluation des performances La cohérence à l’entrée • Temps d’accès moyens (1ko) • Producteur : 19 ms • Consommateur : 19 ms

  10. Proposition d’amélioration Contribution 3 : la lecture relâchée • Idée 1 : exploiter des copies « anciennes » • Copies disponibles sur le client et son LDG • Applications : visualisation, moteurs de recherche • Idée 2 : ne plus prendre le verrou en lecture • Rapidité de la lecture • Suppression du risque de famine • Autoriser les lectures en parallèle des écritures • Que peut-on garantir ?

  11. LDG 1 LDG 2 D w c Proposition d’amélioration Contribution 3 : la lecture relâchée • Contrôler la fraîcheur de la donnée • Borner l’écart entre la version la plus récente et celle retournée par la lecture relâchée • Spécifier une fenêtre de lecture • Nouvelle primitive d’accès : rlxRead(tampon, fenetre) • Maîtriser la version de la donnée retournée • Limiter le nombre de prises de verrou en écriture successives (D) • Limiter l’écart des versions entre le client et son LDG (w)

  12. LDG 1 LDG 2 D w c Lecture relâchée Modélisation UML VC >= VLDG – (w – D)

  13. Evaluation du protocole existant Contribution 2 : comportement d’un observateur • Le scénario de l’observateur • Producteur : 50 écritures • Consommateur : 50 lectures • Observateur : 50 lectures • La plate-forme experimentale : Grid’5000, site rennais • 7 nœuds bi-processeurs 2.2GHz, 2Go RAM • Réseau ethernet gigabit Observateur (lecteur) rlxRead Producteur (écrivain) Consommateur (lecteur)

  14. Evaluation des performances La cohérence à l’entrée, extension lecture relâchée • Temps d’accès moyens (1ko, D=0, w=0) • Producteur : 19 ms • Consommateur : 19 ms • Observateur : 9 ms

  15. Temps d’accès moyens (1Mo, D=0, w=0) • Producteur : 69 ms • Consommateur : 63 ms • Observateur : 44 ms Evaluation des performances La cohérence à l’entrée, extension lecture relâchée • Temps d’accès moyens (1Mo, D=3, w=6) • Producteur : 60 ms • Consommateur : 61 ms • Observateur : 23 ms

  16. Contributions • Formalisation d’un protocole de cohérence hiérarchique • Analyse du fonctionnement à partir du code • Réalisation d’automates (15 états, 42 transitions) • Proposition d’amélioration : lectures relâchées • Recherche bibliographique sur le « versioning » des données • Formalisation, extension du modèle de cohérence • Conception • diagrammes UML • extension et modification des automates (16 états, 45 transitions)

  17. Contributions • Implémentation • Protocole existant plus fiable • Support de la primitive « rlxRead » • Evaluation des performances • Développement d’une application synthétique pour les tests • Mesures sur le site rennais de la plate-forme Grid’5000 • 10 types d’expérimentations réalisées • Gain de temps en lecture jusqu’à 50% • Mécanisme peu intrusif : pas de dégradation des performances

  18. Conclusion Ouverture • Tests multi-sites • Déjà testé sur une centaine de nœuds répartis sur 4 sites • Auto-adaptabilité • Variation de la fenêtre de lecture • Adaptation en fonction de la charge réseau • Qualité d’observation • Article en cours de finalisation • Soumission à Cohérence des Données en Univers Réparti 2005 • Version étendue : HIPS de IPDPS 2006

  19. Modèles et protocoles de cohérence des données en environnement volatil Grid Data Service IRISA (Rennes), LIP (Lyon) et LIP6 (Paris) Loïc Cudennec Superviseurs : Gabriel Antoniu, Luc Bougé, Sébastien Monnet

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